Une loi du 18 juillet 1941 attribue l’administration du Merniger à une direction placée sous l’autorité du ministère aux Communications. Elle prend pour siège Alger, avec des dépendances à Vichy et Dakar. Financés dans un premier temps par l’État, les coûts énormes obligent le Merniger fin 1942 à chercher des moyens auprès des investisseurs appelés à souscrire des obligations. En septembre 1942, le ministre des Finances admet l’émission d’un emprunt d’une valeur de 350 millions de francs, avec un amortissement prévu sur trente ans et des intérêts annuels garantis. Pour l’achat des engins et des locomotives, le Merniger s’adresse aux États-Unis. Début 1941, Franklin Roosevelt s’engage à contribuer au ravitaillement de l’Afrique du Nord dans le cadre des accords franco-américains Murphy-Weygand. En juillet 1941, le Merniger passe une commande à une entreprise américaine d’une valeur d’un million de dollars. Dans une lettre, Maxime Weygand exige de Vichy une négociation favorable avec le gouvernement américain à ce sujet et demande un règlement en dehors des crédits alloués pour l’AFN. Une autre note indique que pour l’achat de traverses, le Merniger s’adresse à une entreprise au Portugal, et les Affaires étrangères remarquent que le consulat américain n’a soulevé « aucune objection ». Finalement, le constructeur américain Caterpillar livre tous les engins pour le Transsaharien, dont de nombreuses remorques, grues, tracteurs et douze locomotives.

Le projet est échelonné sur six ans, à une cadence d’un kilomètre par jour : après un programme d’études, on procède à la construction de la plateforme et la pose des rails. Le premier tronçon – presque deux mille kilomètres à travers le Sahara – est prévu jusqu’à Gao au Mali, le second tronçon devait longer le Niger jusqu’à Bamako. Le troisième tronçon devait partir de Bamako à travers le Sénégal jusqu’à Dakar : ainsi, les plus importants ports de l´empire français, Alger et Dakar, seraient reliés par 3 650 kilomètres de rail. Dans une conférence, la direction du Merniger indique quelques détails techniques : on prévoit la mise en circulation des trains jusqu’à trois mille tonnes, tirés par des locomotives Diesel sur une voie large de 1,44 mètre. En contournant les grandes dunes (Ergs), le tracé nécessite peu d’ouvrages d’art, le reste du rail est posé sur une plate-forme élevée de quelques centimètres évitant ainsi l’ensablement. Les pierres destinées au ballastage sont trouvées sur place, quant à l’eau, plusieurs puits sont en forage .

Les travaux débutent à deux endroits : d’une part, la section entre Bou Arfa au Maroc et Kenadsa commencée sous la IIIe République, d’autre part à partir de Colomb-Béchar vers le Sud. Les engins tombant sous la chaleur souvent en panne, la plupart des travaux se fait à la main. En juillet 1941, quarante kilomètres sont posés à Bou Arfa, mais le chantier de Colomb-Béchar est en retard avec seulement quatre kilomètres. Dans un exposé, le directeur du Merniger constate qu’il faut « quadrupler » les moyens si l’on veut atteindre l’objectif de cinq cents kilomètres par an. Un autre rapport indique que les travaux rencontrent d’énormes problèmes techniques, climatiques et de main-d’œuvre.

Le manque de rails représente un autre problème et la SNCF, mise en contribution pour leur fourniture, se voit obligé de démonter de nombreuses lignes à voie unique en métropole, notamment dans le Midi. Le 8 décembre 1941, Berthelot inaugure le premier tronçon terminé